Conceptos básicos de Matlab: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

Este instructivo cubrirá algunas de las funciones más básicas de matlab. Aprenderá cómo hacer que matlab ejecute una función periódica internamente y trazar y cómo extraer la misma función periódica de un archivo de Excel y trazarla. Estas funciones son algunas de las más básicas y ampliamente utilizadas en matlab. Este instructivo está dirigido a aquellos de ustedes que nunca antes han usado matlab y solo necesitan realizar algunas tareas simples con él. El código resaltado en cada imagen se incluye como comentario para que pueda copiar y pegar el código. Siéntase libre de tomar este código y modificarlo para que se ajuste a su aplicación.

Paso 1: iniciar Matlab

El primer paso es poner en marcha matlab para que podamos empezar a trabajar con él. Cuando inicie matlab por primera vez, debería verse como la captura de pantalla a continuación. El primer paso es asignar un directorio desde el que trabajará matlab. Aquí es de donde el programa extraerá todos los archivos y es donde debe guardar todo su trabajo de matlab. Recomiendo crear una nueva carpeta en algún lugar donde la recuerde, y darle un nombre que reconozca. Una vez que haya creado una nueva carpeta, haga clic en "…" ubicado en la parte superior derecha de la pantalla como se resalta en la segunda imagen. Aparecerá un cuadro de búsqueda como se ve en la tercera imagen. Busque la nueva carpeta que creó en su computadora y selecciónela. Para este ejemplo, el archivo se llama "370" y se encuentra en el escritorio.

Paso 2: creación de un archivo M

Ahora lo que tenemos que hacer es crear un nuevo archivo M. Un archivo M funciona exactamente como escribir código directamente en matlab, pero puede guardar y modificar el código y ejecutarlo repetidamente. Al ingresar el código directamente en matlab, escribe cada línea de código individualmente. En un archivo M, escribe todo el código y luego ejecútalo de una vez. Para abrir un nuevo archivo M, haz clic en el archivo. Coloque el cursor en "Nuevo" y luego haga clic en "Archivo M en blanco" como se muestra en la primera imagen. Lo que se abre debe verse como la segunda imagen. Dado que este código se puede ejecutar repetidamente, es una buena idea cerrar todo y borrar todas las variables antes de ejecutarlo cada vez. Esto se logra a través de dos líneas de código: close all clear all Como se ve en la tercera imagen, asegura que todo esté limpio y cerrado.

Paso 3: creación de un vector de tiempo

Lo primero que haremos será crear un gráfico de una función en matlab. El primer paso es crear la variable independiente. En este caso lo llamaremos "t" por tiempo. El método que usaremos para crear esta variable es hacer un vector. Un vector es básicamente una serie de números. Por ejemplo, 1, 2, 3, 4 sería un vector corto. El código para crear este vector es: t = 0.1: 0.01: 10; El primer número, 0.1 se refiere al punto de inicio. El segundo número, el 0.01 se refiere al tamaño del paso. El tercer número, 10, se refiere al punto final. Entonces, este vector corresponde a 0.1, 0.11, 0.12… todo el camino hasta 10. Para ver si la creación del vector funcionó, haga clic en el botón verde de ejecución resaltado en la segunda imagen. Esto ejecuta el programa. Para ver nuestro vector, vaya a la ventana principal de matlab. Haga clic en el escritorio, luego coloque el mouse sobre el diseño del escritorio y luego haga clic en predeterminado como se describe en la tercera imagen. Ahora su pantalla debería verse como la cuarta imagen. A la derecha verá nuestra variable recién creada, t. Haz doble clic en él y como en la quinta imagen verás la serie de números creados.

Paso 4: Ejecutar y graficar una función

Ahora graficaremos una función creada en matlab. El primer paso es crear la función. Esto es tan simple como escribir la función matemática deseada. En la primera imagen se muestra un ejemplo. El código utilizado para esta función es: y = sin (t) + 4 * cos (5. * t). ^ 2; El período antes de la multiplicación en el coseno, y antes del cuadrado del coseno, dígale a matlab que realice esas funciones simplemente en los objetos de valor del vector de tiempo, no tratar el vector de tiempo como una matriz y tratar de hacer funciones matriciales en él. El siguiente paso es crear la figura en sí. Esto se logra utilizando el código que se muestra en la segunda figura. El orden de las variables en el comando plot es muy importante, así que asegúrese de configurar su código tal como se configura a continuación. xlabel ('Time (s)') ylabel ('Y Value') Title ('Y Value vs Time') grid on Finalmente, simplemente haga clic en la flecha verde de ejecución nuevamente y la figura debería aparecer como en la tercera imagen.

Paso 5: extraer datos de Excel

Ahora crearemos el mismo gráfico que antes, pero importando los datos de la función desde una hoja de cálculo de Excel. La primera imagen es una captura de pantalla de la hoja de cálculo de Excel que se utilizará. Son exactamente los mismos puntos de datos creados en matlab en los pasos anteriores, recién hechos en Excel. Para comenzar, podemos eliminar el código que crea nuestro vector de tiempo y el código para nuestra función de los pasos anteriores. Su código ahora debería verse como la segunda imagen. Inserte el código como se muestra en el cuadro rojo superior de la tercera imagen. Este es el código para leer el archivo de Excel. "A" se refiere a una matriz que incluirá todos los números en la hoja de cálculo, y "B" incluye todo el texto de la hoja de cálculo. Las variables tyy se extraen de la primera y la segunda columna como se muestra en el código. [A, B] = xlsread ('excelexample.xlsx'); t = A (:, 1); y = A (:, 2); El código de la figura también se puede modificar como se muestra en el cuadro rojo inferior de la tercera imagen. Esto realmente extraerá el título del gráfico y las etiquetas del eje de la hoja de cálculo y las colocará en su gráfico. Xlabel (B (2)) ylabel (B (3)) Título (B (1)) Lo último que debe hacer es ejecutar el programa de nuevo y verá aparecer la misma figura que se ve en la imagen final.

Paso 6: Crear un Specgram

En este paso usaremos matlab para crear un espectrograma leyendo un archivo de sonido wav. Un espectrograma a veces se denomina "gráfico 2.5D" porque utiliza un gráfico bidimensional, con la adición de color para mostrar la amplitud. El color proporciona más detalles que un simple gráfico 2D, pero no el detalle de un gráfico 3D, de ahí el término "2.5D". La función specgram de matlab toma un conjunto de puntos de datos del archivo wav y realiza una Transformada de Fourier en el puntos para determinar las frecuencias presentes en la señal. Para este instructable, no es importante saber cómo funciona una Transformada de Fourier, solo sepa que el espectrograma trazará qué frecuencias están presentes y qué tan fuertes son con respecto al tiempo. La función traza el tiempo en el eje X y la frecuencia en el eje Y. La fuerza de cada frecuencia se muestra por color. En este caso, el archivo WAV es una grabación de sonido de una pieza de metal que se golpea, y luego las vibraciones del metal se registran como sonido. Usando el espectrograma, podemos determinar fácilmente la frecuencia de resonancia de la pieza de metal, porque esa será la frecuencia que persiste por más tiempo con el tiempo. Para realizar esta tarea, primero haga que matlab lea el archivo wav usando el siguiente código: [x, fs] = wavread ('flex4.wav'); En este caso, flex4.wav es el título de nuestro archivo wav, la variable x son los puntos de datos en el archivo y fs se refiere a la frecuencia de muestreo., simplemente escriba el siguiente código: specgram [x (:. 1), 256, fs]; El 256 corresponde a la frecuencia a la que se realiza la FFT al analizar los datos. Matlab básicamente está cortando el archivo de sonido en trozos y tomando una FFT en cada trozo. El 256 le dice qué tan grande debe ser cada trozo. Los detalles de esto no son importantes, y 256 es un valor seguro para usar para la mayoría de las aplicaciones. Ahora, si ejecuta el código, verá una figura emergente como se ve en la segunda imagen. A partir de esto, es fácil ver que la frecuencia de resonancia corresponde al pico rojo en la esquina inferior derecha de la figura. Este es el pico que más persiste con respecto al tiempo.